Date post: | 28-Jul-2015 |
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Plan de formación 2015
Jornada técnicaConexión y desconexión de grupos electrógenos y
generación distribuida a la red eléctrica
PonenciaGeneración distribuida
PonenteJesús Pastor Soriano
Valencia, 28 de mayo de 2015
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Índice
1. Introducción. Entorno de la generación distribuida2. Requisitos de seguridad. Protecciones.3. Anomalías detectadas en instalaciones fotovoltaicas4. Criterios de actuación
Generación distribuida
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Introducción.• Hasta 2012: Generación distribuida primadao Desde los años 90, gran implantación de cogeneraciones
o En 2007-2008, huertas fotovoltaicas, sobre todo en grandes plantas
o Tras 2008, menor implantación, en tejados industriales y grandes plantas
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• El RD 1699/2011 incluye un elemento que proporcione el aislamiento requerido por el RD 614/2001 sobre disposiciones mínimas para la protección de la salud y seguridad de los trabajadores frente al riesgo eléctrico.− Cinco Reglas de Oro durante trabajos en la red: 1 Desconectar2 Bloquear.3...
− Actuar sobre todas los generadores ya que: “La parte en la que se va a realizar el trabajo debe aislarse de todas las fuentes de alimentación.”
− No es suficiente con la parada del inversor, ya que “El aislamiento estará constituido por una distancia en aire, o la interposición de un aislante, suficientes para garantizar eléctricamente dicho aislamiento.”
Seguridad de los trabajadores
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• Reglamento de Baja Tensión (ITC-BT 40):− 4.3.3 Equipos de maniobra y medida a disponer en el punto de interconexión.
“En el origen de la instalación interior y en un punto único y accesible de forma permanente a la empresa distribuidora de energía eléctrica, se instalará un interruptor automático sobre el que actuarán un conjunto de protecciones.”
• Reglamento de Alta Tensión (ITC MIE-RAT 19):− Instalaciones privadas conectadas a redes de servicio publico:
“La disposición interior debe permitir a la explotación de la red publica tener en todo momento acceso al mando de interruptor general, al seccionador de corte y al equipo de medida.”
• Orden Ministerial del 5 de Septiembre de 1985− 9.1 Condiciones generales (protecciones)
“… todas las centrales interconectadas irán equipadas de interruptor de desacoplamiento de funcionamiento automático y manual, accesible permanentemente al personal de la empresa eléctrica.”
Acceso al elemento de aislamiento
En la práctica, el acceso suele ser complicado y poco operativo
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• En toda la legislación se incluyen párrafos sobre:
o No provocar averías en la red pública
o No dar origen a condiciones peligrosas de trabajo
o No quedar funcionando en isla.
• En la práctica:Disparar ante incidentes en la red de distribución
• Forma de definirlo en la legislación:
o Mediante teledisparo u otros medios
o Con disparo por alteraciones en la frecuencia o valor eficaz de la tensión
Requisitos sobre seguridad en legislación de generación distribuida
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− RD 1565/2010: PO12.3 aplicables a instalaciones de >2 MW
• Objetivo: No disparar ante incidentes en la red de transporte
• Forma de definirlo:Caída de tensión huecos de tensión, independientemente de su origen (red de transporte, de distribución o interna).
Requisitos de respuesta frente a huecos de tensión
NEGOCIO DE REDES ESPAÑA - Programa EMPRESAS – PARLAMENTARIOS 2010
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Protecciones para faltas externas (anti-isla) en BT
• 27: Mínima tensión
• 59: Máxima tensión
• 81m/M: Mínima y máxima frecuencia
• RA: Relé anti-isla
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Protecciones para faltas externas (anti-isla) en AT
• 27: Mínima tensión
• 59: Máxima tensión
• 64 (ó 59N)
• 81m/M: Mínima y máxima frecuencia
• RA: Relé anti-isla
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Historial de ajustes de protecciones
BT / MT OM 1985(todos)
RD 1663/2000(FV en BT)
REBT 2002(BT)
RD 661/2007(Todos)
RD 1699/2011(Pequeña pot.)
27 85% - inst. 85% - ? 85% <0.5 seg. 85% ≤1.5 seg.
59 110% - inst. 110% - ? 110% <0.5 seg. 110% ≤1.5 seg.115% ≤0.2 seg.
81m 49 Hz >100 ms 49 Hz - ? 49 Hz > 100 ms 48 Hz ≥ 3 seg. 48 Hz ≤ 3 seg.
81M 51 Hz >100 ms 51 Hz - ? 51 Hz > 100 ms 51 Hz - ? 50.5 Hz ≤ 3 seg.
27 85% - inst. 85% ≤1.5 seg.
59 110% - inst. 110% ≤1.5 seg.115% ≤0.2 seg.
81m 49 Hz >100 ms 48 Hz ≥ 3 seg. 48 Hz ≤ 3 seg.
81M 51 Hz >100 ms 51 Hz - ? 50.5 Hz ≤ 3 seg.
• En reglamento electrotécnico y legislación del área de energía
Ha evolucionado desde gran sensibilidad en la detección de isla a mayor insensibilidad (evitar grandes incidentes, a costa de menor seguridad)
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− Externa (teledesconexión o relé)− En inversores:
o Solo está normalizado en ensayo para FV, no el métodoo Nuevo ensayo anti-isla publicado por AENOR (Informe UNE 206006 IN)
Protección anti-isla
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Filosofía que defiende Iberdrola sobre sistemas de comunicaciones:
• Deben contribuir a solucionar: o Los problemas de seguridad o Los problemas de control de la tensión
• Debe ser coherente con la evolución de las redes, aprovechando las redes de comunicaciones utilizadas en las redes inteligentes
o Telegestióno Teledesconexióno Telemedidas en tiempo real
Los equipos de medida y control de la GD deben integrarse en los sistemas de control de las distribuidoras
Solución de mínimo coste que garantiza la estabilidad de la red
Integración en red inteligente
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Centro de Gestión de Red de Distribución
Red B.T. Red M.T. Red A.T.
Contadores( x 106 )
Centros de Transformación
( x 104 )
Subestaciones (ya automatizadas)
( x 102 )
Telegestión (Contadores inteligentes)
Información a Operador del
Sistema y Productores
Sistema de Telegestión Sistema de Operación
Red Inteligente (Remota de telecontrol)
Conexiones Generación Distribuida
Conexiones Generación Distribuida
Integración en red inteligente
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• Con el fin de poder maniobrar un seccionador de una línea de 20 kV, que está diseñado para su operación sin tensión y sin corriente, se abre el interruptor de línea.
• Al cerrar el seccionador perciben arco eléctrico a pesar de que la línea debería estar sin tensión.
• Se estudia la anomalía, verificando presencia de tensión en distintos puntos de la línea.
• La situación anómala permanece hasta pasados unos 40 minutos.
• Se produjeron dos tipos de riesgo: – Riesgo eléctrico añadido– Riesgo por desprendimiento de
partes del seccionador, al hacer la maniobra con carga.
Funcionamiento en isla Caso 1: Condiciones peligrosas de trabajo para el personal de mantenimiento de la red
SUBESTACIÓN 132/20 KV
FV 1
FV 2
Interruptor línea
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• Por trabajo programado es necesario abrir el seccionador 1 sin tensión.
• Al abrir el interruptor en cabecera , se verifica que hay tensión en línea en apoyo del seccionador 1.
• Se realizan maniobras de apertura/cierre del interruptor de cabecera de subestación y se sigue detectando tensión en línea.
• La tensión no desaparece en línea hasta que queda abierto interruptor en ST e interruptor intermedio en llegada de CS 2 (lo que desconecta a FV 2).
• Se comprueba que la generación era similar al consumo y que las plantas fotovoltaicas se quedaron en isla.
SUBESTACIÓN
CS 1 FV 1
CS 2 FV 2
CS 3 FV 3
L-7
SECC. 1
FIN/LINEA
FIN/LINEA
• FV: instalación fotovoltaica• CS: Centro de Seccionamiento
Funcionamiento en isla o 2: Imposibilidad de maniobrar la red por presencia de tensión
Caso 2: Imposibilidad de maniobrar la red por presencia de tensión
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SUBESTACIÓN 1
SUBESTACIÓN 2
• Por mantenimiento del transformador 66/11 kV, se quiere alimentar la barra de 11 kV de la subestación 2 con un autotrafo de 20/11.
• Para poder hacer unas maniobras sin carga, se abre L04 de la ST 1.
• Al intentar cerrar la L01 de la ST 2 el interruptor no lo permitía por falta de sincronismo.
• Lo atribuyeron a un error del equipo. Se revisa y no tiene avería.
• Causa: las instalaciones FV1 y FV2 se quedan en isla manteniendo una tensión no sincronizada con la de la red.
Funcionamiento en isla Caso 3: Fallos de automatismos de la red
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• Se han produciendo daños en los IGBT de inversores fotovoltaicos, coincidiendo con interrupciones de suministro:
− Por trabajos de mantenimiento en la red− Por la actuación correcta de protecciones de
la red ante faltas transitorias• El motivo es:
− Los inversores se quedan en isla, perdiendo la sincronización con la red.
− Al reponerse la tensión normal de la red, el inversor está fuera de sincronismo, lo que da lugar a una sobrecorriente en los IGBT.
− Si no disponen de una protección adecuada los IGBT se destruyen.
• Supone un incumplimiento de la Directiva Europea de Compatibilidad Electromagnética, que obliga a que cualquier equipo soporte una interrupción sin sufrir daño.
Funcionamiento en isla Caso 4: Daños en inversores fotovoltaicos
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– Daños por sobretensiones en la huerta FV (desde 2008)
• Más importante con algunos fabricantes de inversores
• Identificada una mejora suficiente para evitar daños, e implementada por algunos fabricantes
• Elementos afectados:
– Contadores
– Ocasionalmente otros equipos de control
– Comunicado por Iberdrola a titulares, asociaciones, grupos de normalización y conferencias nacionales e internacionales.
Sobretensiones en plantas fotovoltaicas Caso 1: Daños en las plantas fotovoltaicas
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• En este caso se produjeron daños en electrodomésticos, motores y contadores de clientes de 6 CT diferentes, de manera simultánea, al abrir una línea de media tensión.
• Se realizaron ensayos comprobándose que: • Los daños son debidos a las sobretensiones generadas por una huerta FV
de 5 MW, potencia superior a la de consumo de la línea.• El fenómeno es el mismo que causa daños internos en las huertas. • El 30% de la potencia del parque fue suficiente para producir daños en
otros equipos.
Sobretensiones en plantas fotovoltaicas Caso 2: Daños a terceros
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• Los efectos del paso a isla dependen de:– El elemento maniobrado
¿Quien queda dentro de la isla? – La relación entre la potencia de
generadores y clientes ¿Qué tensión queda en la isla?
– La tecnología de los inversores¿Cuanto dura la isla?
¿Porqué se producen las anomalías? Efecto del paso a isla
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Principio de funcionamiento durante la isla– Los inversores no intentan mantener un valor de tensión, sino dar
salida a la potencia aportada por los paneles
– Si la generación es excesiva, suben la tensión hasta que el consumo suba lo suficiente
– Los paneles fotovoltaicos son capaces de generar tensiones superiores al 200% de la tensión nominal.
– Si la generación y el consumo son similares, el valor de tensión resultante estará dentro de márgenes normales.
¿Porqué se producen las anomalías? Comportamiento de los inversores fotovoltaicos (1)
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Funciones de control y protección– Integradas en cada inversor (puede haber decenas de inversores
en una huerta)– Funcionando individualmente
• Sin coordinación entre si• Sin supervisión de un sistema central
– Sin normalizar:• Diferente funcionamiento para cada fabricante
¿Porqué se producen las anomalías? Comportamiento de los inversores fotovoltaicos (2)
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Relación carga / tensión
– Las cargas funcionan aproximadamente comoimpedancias constantes (una variación de tensión implica una variación cuadrática de la potencia)
– Mediante un cambio de la tensión, el consumo se ajusta a la generación, fase a fase.
Apertura del interruptor de cabecera (por maniobra o falta) en líneas compartidas con clientes
– Generación < Consumo ⇒ Sin problemas
– Generación ≈ Consumo ⇒ Posible isla prolongada
– Generación >> Consumo ⇒ Daños en clientes
¿Porqué se producen las anomalías? Instalaciones FV en líneas compartidas con consumos
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• El funcionamiento en isla es posible, cuando generación ≈ consumo en el momento de la apertura. Puede mantenerse muchos minutos.
• Los sistemas anti-isla de los inversores fotovoltaicos fallan por la interacción entre varios inversores
• Durante la isla las condiciones de la tensión se mantienen dentro de unos márgenes razonables.
• No es posible detectar la isla con la tecnología actual de protecciones ni de inversor ni de punto de conexión, con ajustes que, al mismo tiempo, permitan un funcionamiento normal.
• Hace falta el desarrollo de nuevos sistemas de protección, más fiables.
¿Porqué se producen las anomalías? Funcionamiento prolongado en isla
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• En teoría, los inversores deben disparar en caso de quedar desconectados de la red de distribución:– Si la tensión se sale del margen 85% - 110% durante décimas de seg.– Si la frecuencia se sale del margen 48 – 51 Hz– Si se detecta que la red no está presente, mediante un sistema de
protección anti-isla• Sin normalizar, decidido por cada fabricante.
– Calculando la impedancia de la red– Intentando mover la frecuencia o la fase– Detectando variaciones bruscas de frecuencia (ROCOF)– Abierto a otros métodos…
• Verificado en laboratorio en condiciones no representativas de las instalaciones reales de una red, especialmente de MT:
– Un solo inversor frente a una carga pasiva (sin motores)– Sin presencia de otros inversores en paralelo
¿Porqué se producen las anomalías? Funcionamiento prolongado en isla. Detección
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Funcionamiento en isla prolongada
¿Porqué se producen las anomalías? Funcionamiento prolongado en isla. Ensayos en campo
NEGOCIO DE REDES ESPAÑA - Programa EMPRESAS – PARLAMENTARIOS 2010
La tensión se mantiene dentro de los márgenes durante minutos
Conectado a red Conectado
a redEn isla
Isla despejada
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¿Porqué se producen las anomalías? Funcionamiento prolongado en isla. Ensayos en campo
NEGOCIO DE REDES ESPAÑA - Programa EMPRESAS – PARLAMENTARIOS 2010
La frecuencia fluctúa, pero muy lejos de los límites reglamentarios
Conectado a red
Conectado a redEn isla
Isla despejada
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Criterios actuación
• Cualquier tipo de generación está considerada como FUENTE DE TENSIÓN.
• Antes de realizar cualquier maniobra SIN TENSIÓN, se comprobará siempre AUSENCIA DE TENSIÓN.
• Si la instalación está comprendida ente los puntos de aislamiento de un descargo, se realizará CORTE VISIBLE Y/O EFECTIVO en dicha instalación.
• En realimentaciones de la generación comprobar tensiones, la generación puede provocar SOBRETENSIONES en la red.
• Si se detecta una isla, DESHACER LA ISLA LO ANTES POSIBLE.
Plan de formación 2015
Conexión y desconexión de grupos electrógenos y generación distribuida a la red eléctrica
Presentaciones de las ponencias
1- Introducción normativa
2- Generación distribuida
3- Seguridad en la instalación de grupos electrógenos
4- Sistemas de protección de grupos electrógenos